面向創(chuàng)造力培養(yǎng)的小學3D打印項目式教學實踐

劉倫榮

【摘 要】項目式學習是一種以跨學科問題為導向，培養(yǎng)學生創(chuàng)造性問題解決能力的教學方式。本文探索如何應用項目式框架進行3D打印教學設計，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力。教師根據(jù)專業(yè)智慧創(chuàng)造性地開展教學設計，按照“項目—任務—活動”進行課程項目實施，建立起系統(tǒng)、科學的創(chuàng)造思維培養(yǎng)模式，培育具有跨學科知識和素養(yǎng)的新一代學習者。

【關鍵詞】創(chuàng)造力培養(yǎng);項目式教學;3D打印

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2021）05-077-03

在技術飛速發(fā)展與經(jīng)濟全球化的今天，創(chuàng)新是一個國家核心競爭力形成的關鍵因素。在《中國制造 2025》中，國務院總理李克強提出，提升創(chuàng)新能力是實現(xiàn)從“制造大國”到“創(chuàng)新強國”轉(zhuǎn)變的關鍵舉措。項目式學習以培養(yǎng)具有創(chuàng)新性問題解決能力的學習者為目標[1]，與當前開展的課程改革的目標高度契合。同時，有研究者指出，3D打印技術蘊含創(chuàng)新設計思維理念，可實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實結(jié)合的教育創(chuàng)新，有利于促進學習者基于創(chuàng)造的學習[2]。如何提供有效的學習支持與干預，融合跨學科知識幫助學生順利跨越“最近發(fā)展區(qū)”，是一線教師落實創(chuàng)新力培養(yǎng)亟需探索的課題和實踐。

教學設計

本文以陜西西咸新區(qū)灃西實驗學校3D打印課程“哨子發(fā)聲的奧密”主題項目為例，按照項目式學習流程進行面向創(chuàng)造力培養(yǎng)的教學設計，包括每個階段的活動、工具支持以及評價方式（圖1），加強學生的創(chuàng)造性思維培養(yǎng)。

本項目引導學生通過項目式學習、團隊合作的形式，圍繞主題“哨子發(fā)聲的奧秘”開展一系列項目活動。將信息技術工具引入每個環(huán)節(jié)，旨在實現(xiàn)以下功能：①促進基于“證據(jù)”的評估，避免教師主觀性經(jīng)驗干預，同時能夠?qū)崟r傳遞教學互動反饋信息;②提供知識清單，幫助學生自主完成學習任務，從而與先前知識建立連接;③將精心設計的主題內(nèi)容分解成易于管理的模塊，設計活動，完成知識的理解和應用;④將學習過程融入游戲、限時在線測試等趣味活動中。

在整個項目中，需要考慮學生的認知加工和記憶能力，一種有效的方法是通過“分塊”將內(nèi)容分割成可控的子任務，以促進學習記憶中的知識融合。同時，在教學中注意最佳實施策略的選擇，關注學生個體參與，重視團隊建設和組員間的配合，形成真正的團隊學習模式。通過本項目的學習，學生的表達能力、觀察能力、團隊合作能力、問題解決能力、情緒管理能力得到了明顯的提升。本項目主要面向五年級的學生，涉及科學、工程、藝術等多個學科領域，約4課時。

教學實施

1.確定項目

在該環(huán)節(jié)包括創(chuàng)設情景和提出問題兩個教學活動，教師先創(chuàng)設一個情景：學校每年的特色活動“跳蚤市場”快要舉辦了，我們抽選的主題是“響亮的哨子”，作為小小建模師的你，你想設計一款什么樣的哨子在跳蚤市場特色展區(qū)售賣呢？隨后完成任務一：上網(wǎng)查找資料，全方位了解哨子，包括哨子的種類和構(gòu)造。提出問題前，教師先展示若干不一樣的實物哨子，讓學生觀察、觸摸和試吹，使學生對哨子有視覺、聽覺和觸覺的感受。通過對哨子進行實物接觸，讓學生提出他們的問題。鼓勵學生思考后寫下想法與計劃，越多越好。然后完成任務二：上網(wǎng)查找資料，回答陳述學習單。在這個環(huán)節(jié)，教師需要給學生提供情景支架，采用任務管理策略，引導學生對哨子提出有趣且有意義的科學問題。

2.制定計劃

為了最終制作出響亮的哨子，學生研討提出自己的想法，對要解決的問題進行頭腦風暴。學生們梳理想法后完成任務三：填寫項目計劃書以及任務框架圖，同時確定小組分工，填寫分工明細表。在學生填寫任務框架圖的過程中，教師需要巡視了解學生的知識儲備情況，為學生提供先行組織者支架，幫助學生建構(gòu)同化新學習任務的認知框架。采用協(xié)作、幫助策略，為學生的討論提供關鍵句提示，這些提示往往會成為學生交流合作的“腳手架”，有助于提高合作交流的效率。

3.活動探究

該環(huán)節(jié)主要目標是探究哨子是如何發(fā)出聲音的，為之后創(chuàng)造性設計哨子奠定知識儲備，形成關聯(lián)的認知結(jié)構(gòu)，從而調(diào)動學生的跨學科解決問題能力。教師讓學生將手放在自己的喉結(jié)處，感受自己在說話時有什么發(fā)現(xiàn)，引導學生了解聲音的產(chǎn)生是因為聲帶的振動。隨后遷移到哨子的發(fā)聲，鼓勵學生上網(wǎng)搜索資料，完成任務四：完成氣流（空氣）進入哨子后的流線圖標記，在這個過程中要避免學生“迷思認知”的形成。一旦出現(xiàn)理解偏差的意識，將會影響學習者的進階學習水平，具體可通過糾正易錯點、提供先行預習等手段進行預防。

4.作品設計與制作

作品設計與制作環(huán)節(jié)是項目的核心，也是培養(yǎng)學生工程思維的過程。在本環(huán)節(jié)中，學生要用前面核心任務中學到的知識和工程設計，完成任務五：把自己腦海中創(chuàng)意哨子通過文字或圖畫的方式展現(xiàn)出來并制作出成品。在創(chuàng)意設計階段采用組內(nèi)競爭的方式促進小組合作學習，先讓組內(nèi)的學生各自闡述觀點，開展討論，選出最優(yōu)方案，并同步優(yōu)化。教師為學生在建模與打印過程中遇到的問題提供技術支持，鼓勵學生進行發(fā)散性思考，幫助其糾正錯誤并總結(jié)經(jīng)驗，產(chǎn)生新的靈感與頓悟。學生根據(jù)繪制的草圖進行建模， 在模型完成后，小組討論繼續(xù)完善模型，然后進行打印組裝工作。

5.成果交流與評價

成果交流環(huán)節(jié)首先需要引導學生對項目的主題、知識內(nèi)容、探究任務與整體學習目標的相關度進行審核和確認。隨后學生需要完成任務六：將產(chǎn)品完善后完成項目匯報單，包括項目的分工、產(chǎn)品特色介紹、產(chǎn)品設計宣傳語以及實施過程中遇到的困難和相對應的解決辦法。

每個學習小組需要提交任務報告和說明性材料，由同學依據(jù)評分規(guī)則進行等級評估。創(chuàng)造力認知評分維度主要包含獨創(chuàng)性、流暢性和變通性等三個維度。學生創(chuàng)造性主要從哨子整體評分、主題設定、色彩變化、造型變化、外加功能六個方面進行評價。最后，教師針對任務的流程和質(zhì)量進行總結(jié)性評價和反饋。

總 ?結(jié)

在項目式教學過程中，為更好激發(fā)學生的創(chuàng)造思維，一是在活動探究階段為學生提供適量的知識準備，這是教師催生學生創(chuàng)造性思維發(fā)散的關鍵點。研究表明，適量的專業(yè)知識是創(chuàng)意涌現(xiàn)的催化劑，當學生知識儲備不足時，創(chuàng)造力的發(fā)生缺乏土壤，但過量的知識可能會阻礙創(chuàng)意的產(chǎn)生[3]。二是在實踐中探究性問題必須是明了清晰的非良構(gòu)問題，應避免大段文字，做到目標明確，確保學生可以快速明確關鍵詞和目標任務。因為學生的問題意識是創(chuàng)造力發(fā)展的起點，項目的驅(qū)動性和探究性就決定著學生創(chuàng)造力的醞釀。三是教學反饋必須有助于促進主動學習和滿足學生協(xié)作創(chuàng)新的需求，否則有可能擾亂學習節(jié)奏和加重認知負荷。四是學習清單應當是豐富、有彈性（能夠適應不同的偏好）和必要的，否則學生可能會輕視對清單的使用，陷入“知識迷航”。五是成果交流環(huán)節(jié)可以有效激發(fā)學生元認知反思意識，但在短時間內(nèi)難以對學習成績產(chǎn)生影響。六是課堂活動中的模擬測試若不能適應形成性評價或配合探究活動推進的節(jié)奏，將有可能無法完成。

參考文獻

曹東云，邱婷. 創(chuàng)造力發(fā)展： 設計型學習的功能預見[J]. 電化教育研究，2018，39（3）： 18-22.

吳曉燕. 探討基于PBL項目式學習的初中生地理綜合思維素養(yǎng)培養(yǎng)—— 以人教版“影響氣候的主要因素”為例[J].地理教學，2021（4）： 33-35.

申靜潔，趙呈領，李芒. 創(chuàng)客教育：學科視域下提升學生核心素養(yǎng)的路徑探析[J]. 中國電化教育，2020（6）： 30-36.

作者單位：陜西西咸新區(qū)灃西新城實驗學校